JP2011223855A - Inverter device - Google Patents

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JP2011223855A JP2010228282A JP2010228282A JP2011223855A JP 2011223855 A JP2011223855 A JP 2011223855A JP 2010228282 A JP2010228282 A JP 2010228282A JP 2010228282 A JP2010228282 A JP 2010228282A JP 2011223855 A JP2011223855 A JP 2011223855A
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Yasufumi Kurahashi
康文 倉橋
Naomi Goto
尚美 後藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inverter device that attains both high controllability and low noise, and detects a phase current from a current of a DC power supply line.SOLUTION: The inverter device includes an inverter circuit, a current detector which detects a current between the DC power source and the inverter circuit, and a control circuit which makes the inverter circuit output an AC current to a motor by feeding electricity for PWM modulation, and corrects the electricity feeding to detect a phase current by the current detector. The control circuit detects a phase current of two or more phases in every carrier cycle when a speed command value of the motor is equal to or larger than a predetermined speed and when the speed command value of the motor is smaller than the predetermined speed and necessary torque is equal to or larger than predetermined torque, and detects a phase current of two phases in two carrier cycles when the speed command value of the motor is smaller than the predetermined speed and the necessary torque is smaller than the predetermined torque.

Description

本発明は、PWM変調を行うインバータ装置の直流電源ラインの電流から相電流を検出する方法に関する。   The present invention relates to a method for detecting a phase current from a current of a DC power supply line of an inverter device that performs PWM modulation.

従来、この種の相電流検出方法として、直流電源ラインの電流から検出する方法が知られている。この回路について以下説明する。図6に電気回路図を示す。インバータ装置23の制御回路12は、回転数指令信号(図示せず)等に基づき、接続線18を介しスイッチング素子2を制御してバッテリー1の電力を直流交流変換する。これにより、モータ11の固定子巻線4へ交流電流が供給され、磁石回転子5が駆動される。ダイオード3は、固定子巻線4に流れる電流の循環ルートとなる。   Conventionally, as this type of phase current detection method, a method of detecting from a current of a DC power supply line is known. This circuit will be described below. FIG. 6 shows an electric circuit diagram. The control circuit 12 of the inverter device 23 controls the switching element 2 via the connection line 18 based on a rotation speed command signal (not shown) and the like, and converts the electric power of the battery 1 into direct current alternating current. Thereby, an alternating current is supplied to the stator winding 4 of the motor 11 and the magnet rotor 5 is driven. The diode 3 serves as a circulation route for the current flowing through the stator winding 4.

電流検出器6の検出電流値は、制御回路12へ送られ、消費電力算出、スイッチング素子2保護等のための判断に用いられ、更に磁石回転子5の位置検出に用いられる。当該位置検出のためには、2相分以上の相電流を検出する必要があるが、特定の位相、低出力時などでは、1つのキャリア周期内で2相分以上検出できないことがある。その課題解決の方策が示されている(例えば、特許文献1参照)。   The detected current value of the current detector 6 is sent to the control circuit 12 and used for determination of power consumption calculation, switching element 2 protection, and the like, and further used for position detection of the magnet rotor 5. In order to detect the position, it is necessary to detect a phase current of two phases or more. However, in a specific phase and at a low output, it may not be possible to detect two phases or more within one carrier cycle. A measure for solving the problem is shown (for example, see Patent Document 1).

これにより、2相分以上検出できるようになるが、通電期間が調整されるため、リップル電流が生じ、騒音異音が発生する。この対応として、例えば、2つのキャリア周期で2相分検出することが示されている(特許文献2参照)。即ち、通電期間の調整を減らすことで、リップル電流を減らし騒音異音を低減している。   As a result, two or more phases can be detected. However, since the energization period is adjusted, a ripple current is generated and noise noise is generated. As this correspondence, for example, two phases are detected in two carrier periods (see Patent Document 2). That is, by reducing the adjustment of the energization period, the ripple current is reduced and noise noise is reduced.

また、誘起電圧を演算することによる位置検出方法に関しても知られている(例えば、特許文献3参照)。即ち、誘起電圧は、磁石回転子5の回転により固定子巻線4に誘起する電圧であるので、磁石回転子5の位置検出に使用することができる。インバータ装置の速度指令値、電流指令値など制御の詳細に関することも、知られている(例えば、特許文献4参照)。   Moreover, it is known also about the position detection method by calculating an induced voltage (for example, refer patent document 3). That is, the induced voltage is a voltage induced in the stator winding 4 by the rotation of the magnet rotor 5 and can be used for detecting the position of the magnet rotor 5. It is also known to relate to details of control such as the speed command value and current command value of the inverter device (see, for example, Patent Document 4).

特許第4311045号公報(第15頁、第16図、第17図)Japanese Patent No. 4311045 (page 15, FIG. 16, FIG. 17) 特許第4239643号公報(第14頁、第16図、第17図)Japanese Patent No. 4239643 (page 14, FIG. 16, FIG. 17) 特許第4311045号公報(第13頁、第2図)Japanese Patent No. 4311045 (page 13, FIG. 2) 特許第4211110号公報(請求項1、図1)Japanese Patent No. 4211110 (Claim 1, FIG. 1)

上記の従来例において、1つのキャリア周期内で2相分以上の相電流を検出する場合には、キャリア周期毎に位置検出できるため制御性が良い反面、騒音異音が発生する。一方、2つのキャリア周期で2相分検出する場合には、騒音異音が小さい反面、制御性が低下する。そのため、状況に応じた使い分けが必要になる。   In the conventional example described above, when detecting phase currents for two or more phases within one carrier cycle, the position can be detected for each carrier cycle, but the controllability is good, but noise noise is generated. On the other hand, when two phases are detected in two carrier periods, noise noise is small, but controllability is reduced. Therefore, it is necessary to use them according to the situation.

本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、高い制御性と低騒音を両立できる、直流電源ラインの電流から相電流を検出するインバータ装置の提供を目的とする。   The present invention solves such a conventional problem, and an object of the present invention is to provide an inverter device that detects a phase current from a current of a DC power supply line that can achieve both high controllability and low noise.

上記課題を解決するために、本発明のインバータ装置は、直流電源のプラス側に接続される上アームスイッチング素子とマイナス側に接続される下アームスイッチング素子を備えたインバータ回路と、直流電源とインバータ回路間の電流を検出する電流検出器と、インバータ回路にPWM変調の通電により交流電流をモータへ出力させるとともに、通電に補正をして電流検出器により相電流を検出する制御回路とを備え、制御回路は、モータの速度指令値が所定速度以上である場合、モータの速度指令値が所定速度より小さく且つ必要トルクが所定トルク以上である場合にはキャリア周期毎に2相分以上の相電流を検出し、モータの速度指令値が所定速度より小さく且つ必要トルクが所定トルクより小さい場合には2つのキャリア周期で2相分の相電流を検出するものである。   In order to solve the above problems, an inverter device according to the present invention includes an inverter circuit including an upper arm switching element connected to the plus side of a DC power source and a lower arm switching element connected to the minus side, a DC power source and an inverter. A current detector for detecting a current between the circuits, and a control circuit for causing the inverter circuit to output an alternating current to the motor by energization of PWM modulation, correcting the energization and detecting a phase current by the current detector, When the motor speed command value is equal to or higher than the predetermined speed, the control circuit determines that the phase current of two phases or more per carrier cycle when the motor speed command value is smaller than the predetermined speed and the required torque is equal to or higher than the predetermined torque. When the motor speed command value is smaller than the predetermined speed and the required torque is smaller than the predetermined torque, two phases are generated in two carrier cycles. And it detects a phase current of.

これにより、モータ回転数の高い(速度指令値が所定速度以上)場合には、モータの回転周期に対するキャリア周期の比率が大きいため、キャリア周期毎に2相分以上の相電流を検出しキャリア周期毎に位置検出することで高い制御性を確保できる。モータ回転数の高い場合、機械騒音が大きいため、リップル電流に起因する騒音異音の影響は小さい。   As a result, when the motor rotation speed is high (the speed command value is equal to or higher than the predetermined speed), the ratio of the carrier cycle to the motor rotation cycle is large. High controllability can be ensured by detecting the position every time. When the motor rotation number is high, the mechanical noise is large, so the influence of noise noise caused by the ripple current is small.

また、モータ回転数の低い(速度指令値が所定速度より小さい)場合には、モータの回転周期に対するキャリア周期の比率が小さいため、2つのキャリア周期で2相分の相電流を検出し2キャリア周期毎に位置検出することでも高い制御性を確保できる。1つのキャリア周期で1相分の相電流しか検出しないため、リップル電流に起因する騒音異音を小さくできる。   Further, when the motor rotation speed is low (the speed command value is smaller than the predetermined speed), the ratio of the carrier period to the motor rotation period is small, so the phase current for two phases is detected in two carrier periods, and two carriers are detected. High controllability can also be secured by detecting the position for each cycle. Since only the phase current for one phase is detected in one carrier cycle, noise noise caused by the ripple current can be reduced.

更には、モータ回転数の低い(速度指令値が所定速度より小さい)場合でも、モータの必要トルクが所定トルク以上である場合にはキャリア周期毎に2相分以上の相電流を検出することにする。モータ回転数が低く且つモータの必要トルクが大きい場合には、モータの回転が不安定になり易い。そのため、キャリア周期毎に2相分以上の相電流を検出しキャリア周期毎に位置検出することで高い制御性を確保できる。モータ回転数が低く且つモータの必要トルクが大きい場合は、通電検出可能期間が大きくなるため通電期間の調整値が小さくなる。そのため、リップル電流に起因する騒音異音の影響は小さくなる。   Furthermore, even when the motor rotation speed is low (the speed command value is smaller than the predetermined speed), if the required torque of the motor is equal to or greater than the predetermined torque, the phase current for two phases or more is detected for each carrier cycle. To do. When the motor rotation speed is low and the required torque of the motor is large, the rotation of the motor tends to become unstable. Therefore, high controllability can be ensured by detecting phase currents for two or more phases for each carrier period and detecting the position for each carrier period. When the motor rotation speed is low and the required torque of the motor is large, the energization detection possible period is increased, and thus the adjustment value of the energization period is decreased. Therefore, the influence of noise noise caused by the ripple current is reduced.

従って、直流電源ラインの電流から相電流を検出するインバータ装置において、状況に応じた相電流検出の使い分けにより、高い制御性と低騒音を両立することができる。   Therefore, in the inverter device that detects the phase current from the current of the DC power supply line, it is possible to achieve both high controllability and low noise by properly using the phase current detection according to the situation.

本発明のインバータ装置は、直流電源ラインの電流から相電流を検出するにおいて、高い制御性と低騒音を両立することができる。   The inverter device of the present invention can achieve both high controllability and low noise when detecting the phase current from the current of the DC power supply line.

本発明の実施の形態1に係るインバータ装置の電気回路図Electrical circuit diagram of inverter device according to Embodiment 1 of the present invention 本発明の実施の形態1に係るフローチャートThe flowchart which concerns on Embodiment 1 of this invention 同インバータ装置の機能ブロック図Functional block diagram of the inverter device 本発明の実施の形態4に係るインバータ装置一体型電動圧縮機の断面図Sectional drawing of the inverter apparatus integrated electric compressor which concerns on Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態5に係るインバータ装置を搭載した車両の模式図Schematic diagram of a vehicle equipped with an inverter device according to Embodiment 5 of the present invention 従来のインバータ装置の電気回路図Electric circuit diagram of conventional inverter device

第1の発明のインバータ装置は、直流電源のプラス側に接続される上アームスイッチング素子とマイナス側に接続される下アームスイッチング素子を備えたインバータ回路と、直流電源とインバータ回路間の電流を検出する電流検出器と、インバータ回路にPWM変調の通電により交流電流をモータへ出力させるとともに、通電に補正をして電流検出器により相電流を検出する制御回路とを備え、制御回路は、モータの速度指令値が所定速度以
上である場合、モータの速度指令値が所定速度より小さく且つ必要トルクが所定トルク以上である場合にはキャリア周期毎に2相分以上の相電流を検出し、モータの速度指令値が所定速度より小さく且つ必要トルクが所定トルクより小さい場合には2つのキャリア周期で2相分の相電流を検出するものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an inverter device including an upper arm switching element connected to a positive side of a DC power source and a lower arm switching element connected to a negative side, and detecting a current between the DC power source and the inverter circuit. And a control circuit that outputs an alternating current to the motor by energizing the PWM modulation to the inverter circuit and corrects the energization and detects the phase current by the current detector. When the speed command value is equal to or higher than the predetermined speed, when the speed command value of the motor is smaller than the predetermined speed and the required torque is equal to or higher than the predetermined torque, a phase current of two phases or more is detected for each carrier cycle, When the speed command value is smaller than the predetermined speed and the required torque is smaller than the predetermined torque, the phase current for two phases is detected in two carrier cycles. It is.

これにより、モータ回転数の高い(速度指令値が所定速度以上)場合には、モータの回転周期に対するキャリア周期の比率が大きいため、キャリア周期毎に2相分以上の相電流を検出しキャリア周期毎に位置検出することで高い制御性を確保できる。モータ回転数の高い場合、機械騒音が大きいため、リップル電流に起因する騒音異音の影響は小さい。   As a result, when the motor rotation speed is high (the speed command value is equal to or higher than the predetermined speed), the ratio of the carrier cycle to the motor rotation cycle is large. High controllability can be ensured by detecting the position every time. When the motor rotation number is high, the mechanical noise is large, so the influence of noise noise caused by the ripple current is small.

また、モータ回転数の低い(速度指令値が所定速度より小さい)場合には、モータの回転周期に対するキャリア周期の比率が小さいため、2つのキャリア周期で2相分の相電流を検出し2キャリア周期毎に位置検出することでも高い制御性を確保できる。1つのキャリア周期で1相分の相電流しか検出しないため、リップル電流に起因する騒音異音を小さくできる。   Further, when the motor rotation speed is low (the speed command value is smaller than the predetermined speed), the ratio of the carrier period to the motor rotation period is small, so the phase current for two phases is detected in two carrier periods, and two carriers are detected. High controllability can also be secured by detecting the position for each cycle. Since only the phase current for one phase is detected in one carrier cycle, noise noise caused by the ripple current can be reduced.

更には、モータ回転数の低い(速度指令値が所定速度より小さい)場合でも、モータの必要トルクが所定トルク以上である場合にはキャリア周期毎に2相分以上の相電流を検出することにする。モータ回転数の低く且つモータの必要トルクが大きい場合には、モータの回転が不安定になり易い。そのため、キャリア周期毎に2相分以上の相電流を検出しキャリア周期毎に位置検出することで高い制御性を確保できる。モータ回転数の低く且つモータの必要トルクが大きい場合は、機械騒音が大きいため、リップル電流に起因する騒音異音の影響は小さい。   Furthermore, even when the motor rotation speed is low (the speed command value is smaller than the predetermined speed), if the required torque of the motor is equal to or greater than the predetermined torque, the phase current for two phases or more is detected for each carrier cycle. To do. When the motor rotation speed is low and the required torque of the motor is large, the rotation of the motor tends to become unstable. Therefore, high controllability can be ensured by detecting phase currents for two or more phases for each carrier period and detecting the position for each carrier period. When the motor speed is low and the required torque of the motor is large, the noise of the noise due to the ripple current is small because the mechanical noise is large.

従って、直流電源ラインの電流から相電流を検出するインバータ装置において、状況に応じた相電流検出の使い分けにより、高い制御性と低騒音を両立することができる。   Therefore, in the inverter device that detects the phase current from the current of the DC power supply line, it is possible to achieve both high controllability and low noise by properly using the phase current detection according to the situation.

第2の発明は、第1の発明のインバータ装置において、必要トルクが所定トルク以上である場合は電流指令値が所定電流値以上である場合に、必要トルクが所定トルクより小さい場合は電流指令値が所定電流値より小さい場合に、それぞれ置き換えたものである。トルクと電流値とは比例関係にあるため、置き換えることが出来る。これにより、制御パラメータとしての電流指令値をそのまま使用できる。そのため、制御ソフトの構成が容易になる。   According to a second invention, in the inverter device of the first invention, when the required torque is equal to or greater than the predetermined torque, the current command value is equal to or greater than the predetermined current value, and when the required torque is smaller than the predetermined torque, the current command value Are respectively replaced when they are smaller than a predetermined current value. Since the torque and the current value are in a proportional relationship, they can be replaced. Thereby, the current command value as the control parameter can be used as it is. Therefore, the configuration of the control software becomes easy.

第3の発明は、第1または第2の発明のインバータ装置において、2つのキャリア周期で2相分の相電流を検出するとともに、相電流を検出しないキャリア周期を設けるものである。これにより、相電流を検出することで生じるリップル電流に起因する騒音異音を更に小さくできる。モータ回転数の低い(速度指令値が所定速度より小さい)場合には、モータの回転周期に対するキャリア周期の比率が小さいため、相電流を検出しないキャリア周期を設けても、高い制御性を確保できる。   According to a third invention, in the inverter device of the first or second invention, a phase current for two phases is detected in two carrier cycles, and a carrier cycle in which no phase current is detected is provided. Thereby, noise abnormal noise resulting from the ripple current generated by detecting the phase current can be further reduced. When the motor rotation speed is low (the speed command value is smaller than the predetermined speed), the ratio of the carrier cycle to the motor rotation cycle is small, so high controllability can be secured even if a carrier cycle that does not detect phase current is provided. .

第4の発明は、第1または第2の発明のインバータ装置において、2つのキャリア周期で2相分の相電流を検出する場合においても、起動時にはキャリア周期毎に2相分以上の相電流を検出する期間を設けるものである。これにより、モータの回転が不安定になり易い起動時において高い制御性を確保することができて確実に起動できるとともに、キャリア周期毎に2相分以上の相電流を検出する期間を限定することでリップル電流に起因する騒音異音を抑制することができる。   According to a fourth aspect of the invention, in the inverter device of the first or second aspect of the invention, even when detecting the phase current for two phases in two carrier cycles, the phase current for two phases or more is generated for each carrier cycle at the time of startup. A period for detection is provided. As a result, it is possible to ensure high controllability during start-up when the rotation of the motor is likely to become unstable, and to start it reliably, and to limit the period for detecting phase currents of two phases or more for each carrier cycle. Therefore, noise noise caused by ripple current can be suppressed.

第5の発明は、第1乃至4の発明のインバータ装置において、電動圧縮機のモータを駆動するものである。これにより、長い時間作動するエアコンからの継続的な騒音を低減す
ることができる。
A fifth invention drives the motor of the electric compressor in the inverter device of the first to fourth inventions. Thereby, the continuous noise from the air conditioner which operates for a long time can be reduced.

第6の発明は、第1乃至第5の発明のインバータ装置において、車両に搭載されるものである。車両用においては、搭載スペースに制約があり小型化が必要で、走行による振動に対する耐振性も必要なため、シャント抵抗など1個の電流検出器により電流検出する本インバータ装置は有用である。また、車両、特に電気自動車やハイブリッドカーにおいては、モータによる走行など静粛性が高く、低騒音低振動が求められるため、本インバータ装置は有用である。   A sixth invention is an inverter device according to the first to fifth inventions, which is mounted on a vehicle. In a vehicle, since the mounting space is limited, downsizing is required, and vibration resistance against vibration due to traveling is also required, this inverter device that detects current with a single current detector such as a shunt resistor is useful. In addition, this inverter device is useful for vehicles, particularly electric vehicles and hybrid cars, because they have high quietness such as running by a motor and require low noise and low vibration.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。尚、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiment.

(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係るインバータ装置20とその周辺の電気回路である。インバータ装置20の制御回路7は、電源ラインに設けられた電流検出器6からの電圧により、相電流を検出する。3相分の相電流を検出してもよいが、2相分の相電流を検出すれば、残りの相の相電流は、当該2個の電流値から演算できる(固定子巻線4の中性点において、キルヒホッフの電流の法則を適用する)。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows an inverter device 20 according to Embodiment 1 of the present invention and an electric circuit around it. The control circuit 7 of the inverter device 20 detects the phase current based on the voltage from the current detector 6 provided on the power supply line. Although the phase currents for three phases may be detected, if the phase currents for two phases are detected, the phase currents of the remaining phases can be calculated from the two current values (in the stator winding 4). In terms of nature, Kirchhoff's law of current is applied).

これら3相分の電流値に基き、制御回路7は、センサレスDCブラシレスモータ11(以降モータ11と称す)を構成する磁石回転子5による固定子巻線4の誘起電圧を演算し、磁石回転子5の位置検出を行う。そして、回転数指令信号(図示せず)等に基づき、インバータ回路部10を構成するスイッチング素子2を制御し、バッテリ1からの直流電圧をPWM変調でスイッチングすることにより、正弦波状の交流電流をモータ11の固定子巻線4へ出力する。インバータ回路部10を構成するダイオード3は、固定子巻線4に流れる電流の循環ルートとなる。スイッチング素子2について、上アームスイッチング素子をU、V、W、下アームスイッチング素子をX、Y、Zと定義し、また、各スイッチング素子U、V、W、X、Y、Zに対応するダイオードを、3U、3V、3W、3X、3Y、3Zと定義する。   Based on the current values for these three phases, the control circuit 7 calculates the induced voltage of the stator winding 4 by the magnet rotor 5 constituting the sensorless DC brushless motor 11 (hereinafter referred to as the motor 11), and the magnet rotor. 5 position detection is performed. Based on a rotational speed command signal (not shown) or the like, the switching element 2 constituting the inverter circuit unit 10 is controlled, and the DC voltage from the battery 1 is switched by PWM modulation, so that a sinusoidal AC current is generated. Output to the stator winding 4 of the motor 11. The diode 3 constituting the inverter circuit unit 10 serves as a circulation route for the current flowing through the stator winding 4. For the switching element 2, upper arm switching elements are defined as U, V, W, and lower arm switching elements are defined as X, Y, Z, and diodes corresponding to the switching elements U, V, W, X, Y, Z Is defined as 3U, 3V, 3W, 3X, 3Y, 3Z.

電流検出器6は、ホール素子を用いた電流検出器、シャント抵抗など、瞬時ピーク電流が検出できるものであれば良い。また、電源ラインのプラス側に設けても良い。シャント抵抗ならば、小型化耐振性向上が実現し易い。 制御回路7は、上アームスイッチング素子U、V、W、下アームスイッチング素子X、Y、Zと、ドライブ回路などを介して接続線18により接続されており、各スイッチング素子を制御している。スイッチング素子2がIGBT、パワーMOSFETの場合はゲート電圧を、パワートランジスタの場合はベース電流を制御する。   The current detector 6 may be any current detector that can detect an instantaneous peak current, such as a current detector using a Hall element or a shunt resistor. Further, it may be provided on the positive side of the power supply line. If it is a shunt resistor, it is easy to realize miniaturization and improvement of vibration resistance. The control circuit 7 is connected to the upper arm switching elements U, V, W and the lower arm switching elements X, Y, Z by a connection line 18 via a drive circuit or the like, and controls each switching element. When the switching element 2 is an IGBT or a power MOSFET, the gate voltage is controlled. When the switching element 2 is a power transistor, the base current is controlled.

図2は、本発明の実施の形態1に係るフローチャートである。以下、作動を説明する、ステップ10において、速度指令値が所定値(所定速度)以上であるかどうか判断する。所定値(所定速度)以上であれば(Y)、ステップ40で、キャリア周期毎に2相分以上の相電流を検出する。このために必要な通電期間の調整を行う。これにより、キャリア周期毎に位置検出を行う。所定値(所定速度)より小さければ(N)、ステップ20へ移る。ここで、電流指令値が所定値(所定電流値)以上であるかどうか判断する。所定値(所定電流値)以上であれば(Y)、ステップ40で、キャリア周期毎に2相分以上の相電流を検出する。このために必要な通電期間の調整を行う。これにより、キャリア周期毎に位置検出を行う。所定値(所定電流値)より小さければ(N)、ステップ30で、2つのキャリア周期で2相分の相電流を検出する。このために必要な通電期間の調整を行う。これにより、2キャリア周期毎に位置検出を行う。   FIG. 2 is a flowchart according to Embodiment 1 of the present invention. Hereinafter, in step 10 for explaining the operation, it is determined whether or not the speed command value is a predetermined value (predetermined speed) or more. If it is equal to or greater than a predetermined value (predetermined speed) (Y), step 40 detects phase currents for two or more phases for each carrier cycle. The energization period necessary for this is adjusted. Thereby, position detection is performed for each carrier cycle. If it is smaller than the predetermined value (predetermined speed) (N), the process proceeds to step 20. Here, it is determined whether or not the current command value is equal to or greater than a predetermined value (predetermined current value). If it is equal to or greater than a predetermined value (predetermined current value) (Y), in step 40, phase currents for two phases or more are detected for each carrier cycle. The energization period necessary for this is adjusted. Thereby, position detection is performed for each carrier cycle. If it is smaller than a predetermined value (predetermined current value) (N), in step 30, phase currents for two phases are detected in two carrier periods. The energization period necessary for this is adjusted. Thereby, position detection is performed every two carrier periods.

例えば、所定速度を4000rpm、キャリア周波数を10kHz、所定電流値を19Aとする。速度指令値(回転数)が6000rpm、電流指令値が18Aの場合、ステップ40で、キャリア周期毎に2相分以上の相電流を検出し、キャリア周期毎に位置検出を行うことになる。速度指令値(回転数)が3000rpm、電流指令値が20Aの場合、スステップ40で、キャリア周期毎に2相分以上の相電流を検出し、キャリア周期毎に位置検出を行うことになる。速度指令値(回転数)が3000rpm、電流指令値が15Aの場合、スステップ30で、2つのキャリア周期で2相分の相電流を検出し、2キャリア周期毎に位置検出を行うことになる。   For example, the predetermined speed is 4000 rpm, the carrier frequency is 10 kHz, and the predetermined current value is 19A. When the speed command value (number of rotations) is 6000 rpm and the current command value is 18 A, in step 40, phase currents for two or more phases are detected for each carrier cycle, and position detection is performed for each carrier cycle. When the speed command value (number of rotations) is 3000 rpm and the current command value is 20 A, in step 40, phase currents of two or more phases are detected for each carrier cycle, and position detection is performed for each carrier cycle. When the speed command value (number of revolutions) is 3000 rpm and the current command value is 15 A, the phase current for two phases is detected in two carrier cycles in step 30, and the position is detected every two carrier cycles. .

速度指令値(回転数)が6000rpmの場合、モータの回転周期に対するキャリア周期の比率は、モータの回転周期は10mS、キャリア周期は0.1mSなので、1/100(0.1mS/10mS)となる。また、速度指令値(回転数)が3000rpmの場合、モータの回転周期に対するキャリア周期の比率は、モータの回転周期は20mS、キャリア周期は0.1mSなので、1/200(0.1mS/20mS)となる。即ち、モータの回転周期に対するキャリア周期の比率は、速度指令値(回転数)が3000rpmの場合は6000rpmの場合に比較し、1/2となる。そのため、速度指令値(回転数)が6000rpmの場合に、キャリア周期毎に2相分以上の相電流を検出し、キャリア周期毎に位置検出を行うならば、速度指令値(回転数)が3000rpmの場合には、2つのキャリア周期で2相分の相電流を検出し、2キャリア周期毎に位置検出を行うことで良いことになる。   When the speed command value (number of rotations) is 6000 rpm, the ratio of the carrier period to the motor rotation period is 1/100 (0.1 mS / 10 mS) because the motor rotation period is 10 mS and the carrier period is 0.1 mS. . When the speed command value (number of rotations) is 3000 rpm, the ratio of the carrier period to the motor rotation period is 1/200 (0.1 mS / 20 mS) because the motor rotation period is 20 mS and the carrier period is 0.1 mS. It becomes. That is, the ratio of the carrier cycle to the motor rotation cycle is ½ when the speed command value (number of rotations) is 3000 rpm compared to 6000 rpm. Therefore, if the speed command value (rotation speed) is 6000 rpm, if phase currents for two or more phases are detected for each carrier cycle and position detection is performed for each carrier cycle, the speed command value (rotation speed) is 3000 rpm. In this case, it is sufficient to detect phase currents for two phases in two carrier periods and perform position detection every two carrier periods.

尚、ステップ20で、電流指令値が所定値(所定電流値)以上であるかどうか判断する例を示したが、必要トルクが所定トルク以上であるかどうか判断するようにしても良い。キャリア周期毎に2相分以上の相電流を検出する方法、2つのキャリア周期で2相分の相電流を検出する方法に関しては、背景技術に記載した事例など各種考えられるが特に限定するものではない。インバータ装置の制御詳細に関して背景技術にも記載があるが、以下補足する。速度指令値(回転数指令信号)と推定速度とから、PI制御により、回転座標系2軸の電流指令値を演算する。当該電流指令値と2軸に変換された検出電流値とから、PI制御により、2軸の電圧指令値を演算する。当該2軸の電圧指令値を3相に変換して出力する。後者のPI制御の応答は前者のPI制御の応答より早く設定される。   In addition, although the example which judges whether the electric current command value is more than predetermined value (predetermined electric current value) at step 20 was shown, you may make it judge whether required torque is more than predetermined torque. Regarding the method for detecting phase currents for two or more phases for each carrier cycle, various methods such as examples described in the background art can be considered for the method for detecting phase currents for two phases with two carrier cycles. Absent. Although there is a description in the background art regarding the control details of the inverter device, it is supplemented below. From the speed command value (rotation speed command signal) and the estimated speed, the current command value for the two axes of the rotating coordinate system is calculated by PI control. From the current command value and the detected current value converted into two axes, a biaxial voltage command value is calculated by PI control. The 2-axis voltage command value is converted into three phases and output. The latter PI control response is set earlier than the former PI control response.

図3は、本発明の実施の形態1に係るインバータ装置20(制御回路7)の機能ブロック図である。速度指令値ω*と位置速度推定演算部85から出力される速度推定値ωが速度制御演算部87に入力される。そして、速度指令値ω*と速度推定値ωの差に比例・積分(PI)制御を行い電流指令値i*を出力する。次に2相電流指令値出力部86は電流指令値i*を2軸の電流指令値id*、iq*に変換して出力する。電圧指令作成部83は、2軸電流指令値id*、iq*と電流検出器6に検出される相電流iu,iv,iwを3相/2相変換部84により変換された2軸の電流値id、iqとにより、2軸の電圧指令値vd、vqを演算する。電圧指令値vd、vqは、2相/3相変換部82により3相電圧vu、vv、vwに変換される。そして、3相電圧vu、vv、vwはPWM制御部81を介してインバータ回路部10に印加され、モータ11が駆動される。これらの機能に、更に、図2のフローチャートにおけるステップ10〜40が付加される。フローチャートにおける速度指令値は図3の速度指令値ω*が、フローチャートにおける電流指令値は図3の電流指令値i*がそれぞれ対応する。   FIG. 3 is a functional block diagram of inverter device 20 (control circuit 7) according to Embodiment 1 of the present invention. The speed command value ω * and the speed estimation value ω output from the position / speed estimation calculation unit 85 are input to the speed control calculation unit 87. Then, proportional / integral (PI) control is performed on the difference between the speed command value ω * and the estimated speed value ω, and a current command value i * is output. Next, the two-phase current command value output unit 86 converts the current command value i * into a biaxial current command value id *, iq * and outputs the converted value. The voltage command creation unit 83 converts the biaxial current command values id * and iq * and the phase currents iu, iv, and iw detected by the current detector 6 into the biaxial current converted by the three-phase / two-phase conversion unit 84. Based on the values id and iq, the biaxial voltage command values vd and vq are calculated. The voltage command values vd and vq are converted into three-phase voltages vu, vv and vw by the two-phase / three-phase converter 82. The three-phase voltages vu, vv, and vw are applied to the inverter circuit unit 10 via the PWM control unit 81, and the motor 11 is driven. Steps 10 to 40 in the flowchart of FIG. 2 are further added to these functions. The speed command value in the flowchart corresponds to the speed command value ω * in FIG. 3, and the current command value in the flowchart corresponds to the current command value i * in FIG.

(実施の形態2)
本実施の形態は、モータの速度指令値が所定速度より小さく且つ必要トルクが所定トルクより小さい場合には2つのキャリア周期で2相分の相電流を検出するとともに、相電流を検出しないキャリア周期を設けるものである。例えば、相電流を検出する2つのキャリア周期の間もしくは隣接して、相電流を検出しないキャリア周期を設ける。
(Embodiment 2)
In the present embodiment, when the motor speed command value is smaller than the predetermined speed and the required torque is smaller than the predetermined torque, the carrier current in which the phase current for two phases is detected in two carrier cycles and the phase current is not detected. Is provided. For example, a carrier cycle in which no phase current is detected is provided between or adjacent to two carrier cycles in which the phase current is detected.

これにより、相電流を検出することで生じるリップル電流に起因する騒音異音を更に小さくできる。モータ回転数の低い(速度指令値が所定速度より小さい)場合には、モータの回転周期に対するキャリア周期の比率が小さいため、相電流を検出しないキャリア周期を設けても、高い制御性を確保できる。   Thereby, noise abnormal noise resulting from the ripple current generated by detecting the phase current can be further reduced. When the motor rotation speed is low (the speed command value is smaller than the predetermined speed), the ratio of the carrier cycle to the motor rotation cycle is small, so high controllability can be secured even if a carrier cycle that does not detect phase current is provided. .

尚、相電流を検出しないキャリア周期は、相電流を検出する2つのキャリア周期が10回行われると1回設けるなどいろいろ考えられる。   It should be noted that various carrier cycles in which no phase current is detected may be provided once, for example, when two carrier cycles for detecting a phase current are performed ten times.

(実施の形態3)
本実施の形態は、モータの速度指令値が所定速度より小さく且つ必要トルクが所定トルクより小さい場合においても、起動時にはキャリア周期毎に2相分以上の相電流を検出する期間を設けるものである。例えば、0.1秒だけキャリア周期毎に2相分以上の相電流を検出する。
(Embodiment 3)
In the present embodiment, even when the speed command value of the motor is smaller than the predetermined speed and the required torque is smaller than the predetermined torque, a period for detecting phase currents of two phases or more is provided for each carrier cycle at the time of start-up. . For example, phase currents of two phases or more are detected for each carrier period for 0.1 second.

これにより、モータの回転が不安定になり易い起動時において高い制御性を確保することで確実に起動できるとともに、キャリア周期毎に2相分以上の相電流を検出する期間を限定することでリップル電流に起因する騒音異音を抑制することができる。   This ensures reliable start-up by ensuring high controllability during start-up when motor rotation is likely to be unstable, and limits the period for detecting phase currents of two or more phases for each carrier cycle. Noise noise caused by current can be suppressed.

(実施の形態4)
図4に、電動圧縮機40の右側にインバータ装置20を密着させて取り付けた図を示す。金属製筐体32の中に圧縮機構部28、モータ11等が設置されている。冷媒は、吸入口33から吸入され、圧縮機構部28(この例ではスクロール)がモータ11で駆動されることにより、圧縮される。この圧縮された冷媒は、モータ11を通過する際にモータ11を冷却し、吐出口34より吐出される。
(Embodiment 4)
FIG. 4 is a view in which the inverter device 20 is attached in close contact with the right side of the electric compressor 40. The compression mechanism 28, the motor 11, and the like are installed in the metal casing 32. The refrigerant is sucked from the suction port 33 and compressed by the compression mechanism 28 (scroll in this example) being driven by the motor 11. The compressed refrigerant cools the motor 11 when passing through the motor 11 and is discharged from the discharge port 34.

インバータ装置20は電動圧縮機40に取り付けられるように、ケース30を使用している。発熱源となるインバータ回路部10は、低圧配管38を介して低圧冷媒で冷却される。電動圧縮機40の内部でモータ11の巻き線に接続されているターミナル39は、インバータ回路部10の出力部に接続される。保持部35でインバータ装置23に固定される接続線36には、バッテリー1への電源線と回転数信号を送信するエアコンコントローラ(図示せず)との信号線がある。   The inverter device 20 uses a case 30 so as to be attached to the electric compressor 40. The inverter circuit unit 10 serving as a heat source is cooled by the low-pressure refrigerant through the low-pressure pipe 38. A terminal 39 connected to the winding of the motor 11 inside the electric compressor 40 is connected to the output unit of the inverter circuit unit 10. The connection line 36 fixed to the inverter device 23 by the holding unit 35 includes a power line to the battery 1 and a signal line to an air conditioner controller (not shown) that transmits a rotation speed signal.

このようなインバータ装置一体型電動圧縮機では、インバータ装置20が小さいこと、振動に強いことが必要になる。また、空調装置は作動時間が長いため騒音異音の小さいことが求められるので、本発明の実施の形態として好適である。また、圧縮機の作動が停止して再度起動する再起動においては、高圧側と低圧側の圧力差(差圧)が大きいため、始動が不安定になる。本発明の実施の形態を適用することによりこれを改善することができる。例えば、適用前高圧2.45MPa(低圧0.4MPa)が、適用後には高圧2.65Mpa(低圧0.4MPa)となる。   In such an inverter device-integrated electric compressor, the inverter device 20 needs to be small and resistant to vibration. In addition, since the air conditioner is required to have low noise noise because of its long operation time, it is suitable as an embodiment of the present invention. Moreover, in the restart which restarts after the operation | movement of a compressor stops, since the pressure difference (differential pressure) of a high voltage | pressure side and a low voltage | pressure side is large, starting becomes unstable. This can be improved by applying the embodiment of the present invention. For example, a high pressure of 2.45 MPa (low pressure 0.4 MPa) before application becomes a high pressure of 2.65 MPa (low pressure 0.4 MPa) after application.

(実施の形態5)
図5は、本発明のインバータ装置を圧縮機に一体に構成し(実施の形態4)、空調装置に適用して車両に搭載した一例を示す。インバータ装置一体型電動圧縮機61及び室外熱交換器63、室外ファン62が、車両60の前方のエンジンルームに搭載される。一方、車両室内には室内送風ファン65、室内熱交換器67、エアコンコントローラ64が配置されている。空気導入口66から車外空気を吸込み、室内熱交換器67で熱交換した空気を車室内に吹き出す。
(Embodiment 5)
FIG. 5 shows an example in which the inverter device of the present invention is configured integrally with a compressor (Embodiment 4) and applied to an air conditioner and mounted on a vehicle. The inverter device-integrated electric compressor 61, the outdoor heat exchanger 63, and the outdoor fan 62 are mounted in the engine room in front of the vehicle 60. On the other hand, an indoor fan 65, an indoor heat exchanger 67, and an air conditioner controller 64 are disposed in the vehicle compartment. Air outside the vehicle is sucked from the air inlet 66 and the air heat-exchanged by the indoor heat exchanger 67 is blown out into the vehicle interior.

車両、特に電気自動車やハイブリッドカーにおいては、走行性能確保、搭載性の面から
、車両用空調装置にも小型軽量が求められ、その中でも重量があり、しかも狭いモータルーム乃至エンジンルーム内やその他のスペースに取り付けられる電動圧縮機の小型軽量化は重要課題である。また、モータによる走行など静粛性が高く、低騒音低振動が求められる。走行時などの振動に対する耐振性も必要である。
Vehicles, particularly electric vehicles and hybrid cars, are required to have a small and lightweight vehicle air conditioner from the viewpoint of ensuring running performance and mounting properties, and among them, they are heavy, and they are also heavy in a narrow motor room or engine room or other places. Reduction in size and weight of the electric compressor attached to the space is an important issue. In addition, quietness such as running by a motor is required, and low noise and low vibration are required. It is also necessary to have vibration resistance against vibration during traveling.

本発明のインバータ装置は、上記各実施の形態に示すシャント抵抗など電流検出器1個の構成により、小型化と耐振性が実現でき、低騒音も達成できる。従って、本発明のインバータ装置は、これら車両用として大変好適である。   The inverter device of the present invention can achieve downsizing and vibration resistance and low noise by the configuration of one current detector such as a shunt resistor described in the above embodiments. Therefore, the inverter device of the present invention is very suitable for these vehicles.

以上のように、本発明にかかるインバータ装置は、直流電源ラインの電流から相電流を検出するにおいて、高い制御性と低騒音を両立できるため、各種民生用製品、各種産業用機器に適用できる。   As described above, since the inverter device according to the present invention can achieve both high controllability and low noise in detecting the phase current from the current of the DC power supply line, it can be applied to various consumer products and various industrial equipment.

1 バッテリ
2 スイッチング素子
3 ダイオード
4 固定子巻線
5 磁石回転子
6 電流検出器
7 制御回路
10 インバータ回路部
11 センサレスDCブラシレスモータ
20 インバータ装置
40 電動圧縮機
60 車両
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Battery 2 Switching element 3 Diode 4 Stator winding 5 Magnet rotor 6 Current detector 7 Control circuit 10 Inverter circuit part 11 Sensorless DC brushless motor 20 Inverter device 40 Electric compressor 60 Vehicle

Claims (6)

直流電源のプラス側に接続される上アームスイッチング素子とマイナス側に接続される下アームスイッチング素子を備えたインバータ回路と、前記直流電源と前記インバータ回路間の電流を検出する電流検出器と、前記インバータ回路にPWM変調の通電により交流電流をモータへ出力させるとともに、前記通電に補正をして前記電流検出器により相電流を検出する制御回路とを備えたインバータ装置において、前記制御回路は、前記モータの速度指令値が所定速度以上である場合及び前記モータの速度指令値が所定速度より小さく且つ必要トルクが所定トルク以上である場合にはキャリア周期毎に2相分以上の相電流を検出し、前記モータの速度指令値が所定速度より小さく且つ必要トルクが所定トルクより小さい場合には2つのキャリア周期で2相分の相電流を検出するインバータ装置。 An inverter circuit comprising an upper arm switching element connected to the positive side of a DC power source and a lower arm switching element connected to the negative side; a current detector for detecting a current between the DC power source and the inverter circuit; An inverter device comprising: a control circuit that causes the inverter circuit to output an alternating current to the motor by energization of PWM modulation, and that corrects the energization and detects a phase current by the current detector. When the motor speed command value is equal to or higher than the predetermined speed, or when the motor speed command value is smaller than the predetermined speed and the required torque is equal to or higher than the predetermined torque, phase currents of two phases or more are detected for each carrier cycle. When the speed command value of the motor is smaller than the predetermined speed and the required torque is smaller than the predetermined torque, two carriers Inverter device for detecting the phase currents of two phases in the period. 直流電源のプラス側に接続される上アームスイッチング素子とマイナス側に接続される下アームスイッチング素子を備えたインバータ回路と、前記直流電源と前記インバータ回路間の電流を検出する電流検出器と、前記インバータ回路にPWM変調の通電により交流電流をモータへ出力させるとともに、前記通電に補正をして前記電流検出器により相電流を検出する制御回路とを備えたインバータ装置において、前記制御回路は、前記モータの速度指令値が所定速度以上である場合及び前記モータの速度指令値が所定速度より小さく且つ電流指令値が所定電流値以上である場合にはキャリア周期毎に2相分以上の相電流を検出し、前記モータの速度指令値が所定速度より小さく且つ電流指令値が所定電流値より小さい場合には2つのキャリア周期で2相分の相電流を検出するインバータ装置。 An inverter circuit comprising an upper arm switching element connected to the positive side of a DC power source and a lower arm switching element connected to the negative side; a current detector for detecting a current between the DC power source and the inverter circuit; An inverter device comprising: a control circuit that causes the inverter circuit to output an alternating current to the motor by energization of PWM modulation, and that corrects the energization and detects a phase current by the current detector. When the motor speed command value is equal to or higher than the predetermined speed, and when the motor speed command value is smaller than the predetermined speed and the current command value is equal to or higher than the predetermined current value, a phase current equal to or greater than two phases per carrier cycle is obtained. If the motor speed command value is smaller than the predetermined speed and the current command value is smaller than the predetermined current value, two carriers are detected. Inverter device for detecting the phase currents of two phases in the period. 前記2つのキャリア周期で2相分の相電流を検出する場合において、相電流を検出しないキャリア周期を設ける請求項1または請求項2に記載のインバータ装置。 3. The inverter device according to claim 1, wherein when detecting phase currents for two phases in the two carrier cycles, a carrier cycle that does not detect phase currents is provided. 前記2つのキャリア周期で2相分の相電流を検出する場合においても、起動時にはキャリア周期毎に2相分以上の相電流を検出する期間を設ける請求項1または請求項2に記載のインバータ装置。 3. The inverter device according to claim 1, wherein even when detecting phase currents for two phases in the two carrier periods, a period for detecting phase currents for two phases or more is provided for each carrier period at startup. . 電動圧縮機のモータを駆動する請求項1〜4のいずれか1項に記載のインバータ装置。 The inverter apparatus of any one of Claims 1-4 which drive the motor of an electric compressor. 車両に搭載される請求項1〜5のいずれか1項に記載のインバータ装置。 The inverter apparatus of any one of Claims 1-5 mounted in a vehicle.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014093819A (en) * 2012-11-01 2014-05-19 Shimadzu Corp Motor drive device and vacuum pump

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